第一部分运动控制复习要点Word文档下载推荐.docx

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a、结构框图的不同地方在于负反馈信号的取出处不同；

P44

b、电压负反馈的稳态性能比同样放大器的转速负反馈系统要差一些，在电压负反馈的基础上加入电流补偿，可以补偿一部分静差，以提高调速系统的稳态性能，但是不能指望其实现无静差，因为这时系统已经达到稳态的边缘了。

11、调节器工程设计法的思路。

P60

1、选择调节器结构,使系统典型化并满足稳定和稳态精度。

2、设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。

6、无静差调速系统的稳态结构图和稳态结构参数关系。

P43

无静差调速系统的稳态参数计算很简单，在理想情况下，稳态时

Un=0，因而Un=Un*=α*n，

Un*

max

（1-66）

nmax

即

，α为转速反馈系数（V.min/r），Nmax为电动机调压时的最高转速（r/min），

U*nmax为相应的最高给定电压（V）。

U*n

?

Un

U

-

IdR

+

Uc

E

K

s

d0

1/Ce

-Un

图1-49无静差直流调速系统稳态结构图（Id<

Idcr）

9、双闭环、单闭环、开环直流调速系统的静特性和机械特性的对比分析（画图）。

开环系统机械特性与闭环系统静特性比较：

闭环系统静特性比开环系统机械特性的硬度大大提

高；

当理想空载转速相同时，闭环系统的静差率要小得多；

当要求的静差率一定时，闭环系统的调速范围可以大大提高；

当给定电压相同时，闭环系统的理想空载转速大大降低。

8、转速电流双闭环系统中的两个调节器（ASR、ACR）的主要作用。

P59

1、转速调节器的作用（ASR）：

1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减

小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。

2）对负载变化起抗扰作用。

3）其输出限幅值决定电机允许的最大电流。

2、电流调节器的作用（ACR）：

1）作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即

外环调节器的输出量）变化。

2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。

3）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。

4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。

一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。

这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。

10、双闭环直流调速系统起动的特点，起动波形。

P57

III

n*nIII

1）饱和非线性控制；

2）转速必有超调；

3）准时间最优控制。

12、典型I型、II型系统的结构及其各自的特性。

P61

1、典型I型系统结

R（s）KC（s）

O

Idm

t

Id

IdL

t2

t3

t4

t1

s（Ts1）

构:

；

特性：

动态特性跟踪斜坡输入信号。

R（s）

K（s

1）C（s）

s2（Ts

1）

2、典型Ⅱ型系统结构:

；

二阶误差，精度高，跟踪加速度信号。

14、转速微分负反馈的作用。

P87

抑制甚至消灭转速超调，大大降低动态速降获得实际可行的动态性能。

15、V-M系统可逆路线的分类。

P154

a、电枢反接可逆线路；

b、励磁反接可逆线路。

16、V-M系统可逆调速系统中的环流分类，利害及其抑制和消除法。

P152

a、分类：

动态环流；

静态环流（直流平均环流，瞬间脉动环流）；

b、α≧β可消除直流平均环流；

环流（电路串入）电抗器可抑制瞬时脉动环流。

18、V-M系统可逆调速系统的两大类和各自特点。

P122、P129

a、有环流可逆调速系统：

反应快，过度平滑，需要在回路中接入电抗器；

b、无环流可逆调速系统：

平滑过度性差，无直流平均环流和瞬时脉动环流。

19、逻辑无环流控制功能的两种实现方法。

P129

逻辑算法（软件）和逻辑电路（硬件）。

20、DLC逻辑控制环节应有的四种基本功能和DLC应有的两种延时。

延时功能；

连锁功能；

检测功能；

判断功能。

P130封锁延时tbdl和开放延时tdt。

P131

17、α-β配合控制原理，原理图和控制特性图。

P126

控制原理：

为了实现配合控制，可将两组晶闸管装置的触发脉冲零位都定在

90°

。

a、当Uc=0时，使αf=αr=90

，°

Ud0f=Ud0r=0电机处于停止状态；

b、增大Uc移相时，只要使两组触发装置的控制电压大小相等符号相反就可以了。

GTF

VF

R

rec

180o

0o

Ra

fmin

rmin

M

r

CTR

ARGTR

90o

CTF

-1

f

图4-6=配合控制电路

VR

GTF--正组触发装置GTR--反组触发装置AR--反号器

-Ucm

Uc1UcmUc

21、单级式、双极式、PMW变换器电路原理和电压、电流波形。

P15

单极式：

在电动机朝一个方向旋转时，变换器只在一个阶段中输出某一极性的脉冲电压，在另

一阶段中UAB=0。

多极式：

四个功率开关管的控制极的驱动电压分为两组，有一组导通时，同时另一组关断。

PWM变换器：

一对功率管VT1和VT2交替导通和关断。

U,i

Us

Ud

1212121id

1tonT

图1-16b电压和电流波形

22、双极式PMW（H型即桥式）电路对驱动信号

的要求（画图分析说明）。

Ug1=Ug4=-Ug2=-Ug3。

在一个开关周期内，当0≤t≤ton期间，Ug1、Ug4为正，VT1、VT4导通，Ug2、Ug3为负，VT2、VT3截止，电流id沿回路1流通，电动机M两端电

压UAB=+Us；

在ton≤t≤T期间，Ug1、Ug4为负，VT1、

VT4截止，VD2、VD3续流，并钳位使VT2、VT3保持截止，电流id沿回路2流通，电动机M两端电压UAB=–

Us。

一个周期内具有正负相间的脉冲波形——双极式。

23、泵升电压及其限制方法、电路、工作原理。

P18

PWM变换器中的滤波电容，除滤波外，当电机制动时吸

Rb

收运行系统动能的作用。

由于直流电源靠二极管整流器供电，

Us

C

不可能回馈电能，电机制动时只好对滤波电容充电，这将使

VTb

电容两端电压升高，称作“泵升电压”。

过电压信号

电力电子器件的耐压限制着最高泵升电压

Usm采用镇流

电阻Rb来消耗掉部分动能。

26、转速闭环交流调压调速系统的静特性、机械特性和各自的特点（画图说明）。

P150左右两边有极限，不能无限延长。

当系统带负载在A点运行时，如果负载增大引起转速

下降，反馈控制作用能提高定子电压，从而在右边一条机械特性上找到新的工作点A’。

同理，当

负载降低时，会在左边一条特性上得到定子电压低一些的工作点A’’。

按照反馈控制规律，将A’’、A、A’连接起来便是闭环系统的静特性。

n0

恒转矩负载特性

n0

U*n1

*

0.5UsN

UsN

A’’

A’Un2

U*

n3

0.7UsN

Usmin

TL

Te

图5-6b

闭环控制变压调速系统的静特性

TL

Te

27、变频调速的基本控制方式（基频以上和基频以下）的特点（画图说明）

P160~163

基频以下变压变频调速系统的特点是必须同时协调地控制电压和频率，使磁通恒定。

在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质；

在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速”。

所以基频以上调频变速变速属于弱磁恒功率调速。

28、静止变频装置的两大类和变频范围。

P165

UsΦm

恒转矩调速

ΦmN

恒功率调速

Φm

1、交-直-交变频器（间接式的变压变频器）和交

-交变压变频O

f1N

f1

器（直接式的变压变频器或周波变换器）。

图6-2异步电机变压变频调速的控制特性

2、交-直-交变频器：

最高输出频率不超过电网频率的

1/3~1/2；

交-交变压变频器：

输出频率不受限制，能量可双向流动，以获得四象限运动，此种方式类似于PWM控制方式。

25、交流力矩电机与普通电机变压调速时的特点比较（画图分析）。

P149

风机类负载特性n0

D

sm

UsN

F

TemaxTe

图5-5

高转子电阻电动机（交流力矩电动机）

图5-4异步电动机不同电压下的机械特性

在不同电压下的机械特性

普通笼型异步电机：

带恒转矩负载工作时，变电压时的稳定工作点为

A、B、C，转差率s的

变化范围不超过0~Sm，调速范围有限。

如果带风机类负载运行，则工作点为

D、E、F，调速范围

可以大一些。

交流力矩电机：

在恒转矩负载下扩大调速范围，并使电机能在较低转速下运行而不致过热，

且

电机转子有较高的电阻值。

采用普通异步电机的变电压调速时，调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩电机可以增大调速

范围，但机械特性又变软，因而当负载变化时静差率很大。

24、交流调速系统按转差功率特点分的三种基本类型和各自特点。

P146

1、转差功率消耗型：

全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中；

2、转差功率馈送型:

除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，

能馈送的功率越多；

3、转差功率不变型:

转差功率只有转子铜损，无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高。

29、电压源型和电流源型变频器和各自特点（作对比分析）。

P168

1、无功能量的缓冲：

在调速系统中，逆变器的负载是异步电机，属感性负载。

在中间直流环节与负载电机之间，除了有功功率的传送外，还存在无功功率的交换。

滤波器除滤波外还起着对无功功率的缓冲作用，使它不致影响到交流电网；

2、能量的回馈：

用电流源型逆变器给异步电机供电的电流源型变压变频调速系统有一个显著特征，就是容易实现能量的回馈，从而便于四象限运行，适用于需要回馈制动和经常正、反转的生产机械；

3、动态响应：

正由于交-直-交电流源型变压变频调速系统的直流电压可以迅速改变，所以动

态响应比较快，而电压源型变压变频调速系统的动态响应就慢得多；

4、应用场合：

电压源型逆变器属恒压源，电压控制响应慢，不易波动，适于做多台电机同步

运行时的供电电源，或单台电机调速但不要求快速起制动和快速减速的场合。

采用电流源

型逆变器的系统则相反，不适用于多电机传动，但可以满足快速起制动和可逆运行的要求。

30、SPWM逆变器及其与普通交-直-交逆变器比较的优点。

1、驱动电路简单，效率高；

2、转矩脉动小，调整范围宽，稳态性能好；

3、动态性能快速性好；

4、功率因素高；

5、输出电压波形更接近正弦波。

31、SPWM调速器

和SPWM变频器的异同。

s恒Er/1控制

c

ab

恒Eg/1控制

恒Us/

1控制

10

图6-6不同电压－频率协调控制方式时的机械特性

32、单极性、双极性SPWM逆变器。

P170

1、单极性控制方式：

电压全部是正的；

2、双极性控制方式：

电压有正有负；

3、SPWM逆变器：

是不同占空比的“正弦波”。

33、异步电动机压频协调控制有哪三种方式，其机械特性和各自特点（画图对比）。

P160~1621）恒压频比（Us/ω1=恒值）控制:

最容易实现，变频机械特性基本上是平行下移，硬度也

较好，但低速带载能力有些差强人意，须对定子压降实行补偿

;

g

1控制:

通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到

Φrm=恒值，

2）恒E/ω

从而改善了低速性能。

但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制;

1控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，按照转子全磁通

Φrm恒定进

3）恒E/ω

恒值

而且，在动态中也尽可能保持Φ

恒定是矢量控制系统的目标，当然实

行控制，即得Er/ω1

rm

=

现起来是比较复杂的。

34、给定积分器的作用。

斜坡缓慢上升；

防止电流过大产生电流冲击，起缓冲启动作用。

35、三相异步电动机在三相坐标系动态数学模型的性质。

P191

直流电机的磁通由励磁绕组产生，可以在电枢合上电源以前建立起来而不参与系统的动态过程（弱磁调速时除外），因此它的动态数学模型只是一个单输入和单输出系统。

36、转差频率控制的最基本概念和两条基本规律。

P188

1）在ωs≤ωsm的范围内，转矩Te基本上与ωs成正比，条件是气隙磁通不变；

2）在不同的定子电流值时，按上图的函数关系Us=f（ω1,Is）控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通Φm恒定。

37、坐标变换原理及变换矩阵、电流、电压、磁链变换矩阵方程。

P199

电流变换阵也就是电压变换阵，也是磁链的变换阵。

iα

imcos

itsin

iβimsinitcos

写成矩阵方程：

cos

sin

im

im

C2r/2s

iβ

it

C2r/2s

式中

是两相旋转坐标系变换到两相静止坐

标系的变换阵。

38、异步电机在两相（任意旋转）坐标系上的数学模型（物理模型图、动态等效电

路图及电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程）。

P200~201

sd

Ls

Lm

isd

sq

isq

rd

Lr

ird

1、磁链方程：

rq

irq

2、电流方程：

usd

Rsisd

p

dqs

usq

Rsisq

urd

Rrird

dqr

3、电压方程：

urq

Rrirq

4、转矩方程：

npLm（isqird

isdirq）

J

d

np

dt

5、运动方程：

39、转子串联同相电动势和串联反相电动势及各自的调速原理。

P219

I

sEr0

Eadd

（7-3）

2

（sXr0）2

绕线转子异步电动机在外接附加电动势时，转子回路的相电流表达式：

Rr

1、Er与Eadd同相：

Eadd后s1Er0Eadd

使得s1Er0

'

IrTe

s2Er0

Eadd，

有s1

s2，转速上升；

当Eadds1Er0

Ir

使得s1Er0

s2Er0

Eadd'

，

s2，转速下降。

2、Er与Eadd反相:

同理可知，若减少或串入反相的附加电动势，则可使电动机的转速降低。

所以，在绕线转子异步电动机的转子侧引入一个可控的附加电动势，就可调节电动机的转速。

40、简化的电气串级调速系统基本组成原理图及其基本原理。

P223~224

工作原理：

1、串级调速系统能够靠调节逆变角β实现平滑无级调速；

2、系统能把异步电动机的转差功率回馈给交流电网，从而使扣除装置损耗后的转差功率得到有效的利用，大大提高了调速系统的效率。

41、串级调速系统有哪几种工作状态（定子相序不变时）。

P220~221

1、次同步转速电动状态；

2、反转倒拉制动状态；

3、超同步转速回馈制动状态；

4、超同步转速电动状态；

5、次同步转速回馈制动状态。

42、所有与基本原理密切相关的图形要求能画出原理图。

第二部分

课后作业题

1.4、某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为

n0max1500rmin，最低转速特性为

n0min150r

min，带额定负载时的速度降落

nN

15rmin，且在不同转速下额定速降不变，试

问系统能够达到的调速范围有多大？

系统允许的静差率是多少？

解：

1）调速范围Dnmaxnmin（均指额定负载情况下）

nmax

n0max

1500

15

1485